Algunos lectores nunca han estado expuestos a un microcontrolador y tienen un concepto vago de lo que es un microcontrolador. En este número, hemos lanzado especialmente este artículo introductorio para que sepas cómo es un microcontrolador y qué tipos tiene. ¿Cómo funciona? ¿Qué circuitos periféricos necesita para completar nuestra comunicación con él? Espero que después de leerlo, puedas tener una comprensión completa del pequeño microcontrolador y utilizarlo para hacer trabajos más divertidos e interesantes.
El microcontrolador es un chip de circuito integrado que utiliza tecnología de circuitos integrados a muy gran escala para integrar una unidad central de procesamiento (CPU) con capacidad de procesamiento de datos, memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria de sólo lectura (ROM), varios puertos de E/S y sistemas de interrupción, y temporizadores/contadores. etc. se integran en un chip para formar un sistema informático pequeño pero completo. Algunos microcontroladores también incluyen circuitos controladores de pantalla, circuitos de modulación por ancho de pulsos, multiplexores analógicos, convertidores A/D y otros circuitos.
Clasificación de los microcontroladores
Hay muchos tipos de microcontroladores, y se pueden clasificar de diferentes maneras según diferentes normas. Por ejemplo, según los campos de aplicación, pueden dividirse en: electrodomésticos, control industrial, comunicaciones, terminales de información personal, etc., y según la versatilidad, pueden dividirse en: de propósito general y de propósito especial. Las principales características de los microcontroladores de propósito general son: recursos internos relativamente ricos, rendimiento integral y gran versatilidad, que pueden cubrir una gran variedad de requisitos de aplicación. La riqueza de recursos se refiere a la potencia de las funciones. El amplio rendimiento y la gran versatilidad significan que puede aplicarse en una amplia gama de campos. Los microcontroladores de propósito general tienen una amplia gama de usos. Se pueden realizar diferentes funciones utilizando diferentes circuitos de interfaz y programando diferentes programas de aplicación. Desde electrodomésticos e instrumentos hasta grandes máquinas y equipos, pasando por líneas de producción enteras, todo puede automatizarse y controlarse mediante microcontroladores. Las principales características del microcontrolador dedicado son: diseñado especialmente para un determinado producto o una determinada aplicación de control. El diseño tiene la estructura más sencilla, las mejores aplicaciones de software y hardware, y la mejor fiabilidad y coste de aplicación. También existe un microcontrolador de propósito especial que tiene una finalidad más específica. El programa se ha solidificado una vez antes de salir de fábrica y no se puede modificar. Por ejemplo, el microcontrolador de un reloj electrónico es uno de ellos, y su coste de producción es muy bajo.
Microcontroladores de uso común
Por lo general, cuando nos dedicamos al diseño electrónico, la producción de robots y la fabricación de coches inteligentes, los microcontroladores más utilizados son los de propósito general. Los siguientes son varios microcontroladores de uso común.
1.Microordenador de un solo chip de la serie 8051 El microordenador de un solo chip de la serie 8051 fue lanzado por primera vez por Intel Corporation, e incluye principalmente la serie 8031 y la serie 8051. Desde entonces, muchas empresas han adquirido el núcleo de la propiedad intelectual del 8051, convirtiendo la serie de microordenadores con el 8051 como núcleo en la mayor del mundo y la más utilizada. Atmel ha lanzado la serie AT89 de microcontroladores basados en el núcleo 8051. Entre ellos, AT89C51, AT89C52, AT89S51, AT89S52 y AT89S8252 y otros microcontroladores son totalmente compatibles con los microcontroladores de la serie 8051. Todas las funciones de las instrucciones son las mismas, pero se han realizado una serie de ampliaciones en cuanto a funciones. Por ejemplo, todos los microcontroladores de la serie AT89S admiten la función ISP, y los AT89S52 y AT89S8252 añaden funciones WDT internas y un temporizador. Para facilitar el aprendizaje, Atmel también ha lanzado AT89C2051, AT89C4051 y otros microcontroladores que tienen exactamente las mismas instrucciones que el 8051. Estos microcontroladores pueden considerarse microcontroladores 8051 simplificados. La figura 1 muestra el chip microcontrolador AT89S52.
2. Microcontrolador AVR El microcontrolador AVR de la empresa ATMEL es un microcontrolador RISC (conjunto reducido de instrucciones) mejorado con Flash incorporada. La memoria Flash del chip puede programarse y reprogramarse en cualquier momento, lo que facilita a los usuarios el diseño de productos y su actualización. El microcontrolador AVR adopta una estructura RISC mejorada, que le permite disponer de capacidades de procesamiento de alta velocidad y puede ejecutar instrucciones complejas en un ciclo de reloj, alcanzando una capacidad de procesamiento de 1MIPS por MHz. La tensión de funcionamiento del microcontrolador AVR es de 2,7~6,0 V, lo que permite optimizar el consumo de energía. Los microcontroladores AVR se utilizan ampliamente en diversos campos, como equipos periféricos informáticos, control industrial en tiempo real, instrumentación, equipos de comunicación, electrodomésticos y equipos aeroespaciales. La figura 2 muestra un chip microcontrolador AVR ATmega168 de ATMEL.
3. Microcontrolador PIC La serie de microcontroladores PIC es un producto de la empresa estadounidense Microchip (MicroChip) y es uno de los microcontroladores con mayor crecimiento en el mercado. La CPU adopta una estructura RISC, con 33, 35 y 58 instrucciones respectivamente (dependiendo del nivel del microcontrolador), y es un sistema de conjunto de instrucciones simplificado. La serie 51 tiene 111 instrucciones y el microcontrolador AVR 118, ambos más complejos que el PIC. El PIC adopta la estructura de doble bus de Harvard y tiene una velocidad de funcionamiento rápida (el ciclo de instrucción es de unos 160~200ns). Puede permitir el procesamiento en paralelo del acceso a la memoria de programa y el acceso a la memoria de datos. Esta estructura de canalización de instrucciones completa dos partes del trabajo en un ciclo: una es ejecutar la instrucción, y la otra es buscar la siguiente instrucción de la memoria de programa. En general, salvo unas pocas instrucciones, cada instrucción sólo necesita un ciclo para completar la tarea. La ejecución se completa, que es una de las razones por las que se ejecuta eficientemente. Además, también tiene las características de bajo voltaje de funcionamiento, bajo consumo de energía y fuerte capacidad de conducción. Los microcontroladores de la serie PIC se dividen en tres niveles, a saber, nivel básico, nivel intermedio y nivel avanzado. Los microcontroladores PIC se utilizan ampliamente en electrónica de consumo, electricidad industrial, equipos médicos, electrónica del automóvil, etc. Su cuota en el mercado mundial de microcontroladores crece año tras año. La figura 3 muestra el chip microcontrolador PIC16F873 más utilizado.
